1.Основные понятия и определения в фундаментостроении - грунт, основание, фундамент и его элементы (стр. 6 )

По условиям работы в грунте сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие (сваи трения). К сваям-стойкам относятся сваи, которые опираются на практически несжимаемый грунт. По СНиП 2.02.03-85 к таким грунтам относятся скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем плотным и средней плотности и глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации 50 МПа. Сваи-стойки передают давление через пяту, по их боковой поверхности силы трения не возникают. К висячим относятся такие сваи, которые окружены сжимаемыми грунтами. Несущая способность таких свай складывается из сопротивления грунта под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности.

16.  Определение несущей способности свай-стоек.

17. Определение несущей способности висячих свай практическим методом.

18 Определение несущей способности свай при испытании статической нагрузкой

Испытание свай статической нагрузкой даёт более достоверные результаты, так как отражает истинную работу сваи в сооружении. Принципиальная методика данных испытаний представлена на схеме.

Схема установки оборудования при проведении испытаний свай статической нагрузкой.

Для проведения испытаний необходимо следующее оборудование:

1.  Испытуемая свая.

2.  Анкерные сваи.

3.  Домкрат.

4.  Балка.

Между испытываемой сваей и анкерными сваями (работающими на выдёргивание) должно быть минимальное расстояние в 6 диаметров сваи. Данное условие необходимо для снятия взаимного влияния анкерных и испытываемой свай.

Испытание сваи проводится таким образом, что нагрузка от домкрата прикладывается ступенями по 5 т.

Каждая ступень выдерживается до полной стабилизации осадки, определяемой с точностью до 0,1 мм.

По данным статических испытаний свай строятся 2 графика (см. рисунок):

1.  Зависимость осадки сваи от времени приложения нагрузки S = f(t) при каждой ступени нагружения (левый график на рисунке). Каждая последующая ступень нагружения прикладывается только после затухания осадки от предыдущей ступени.

2.  Зависимость суммарной осадки сваи от приложенной статической нагрузки S = f(P) (правый график на рисунке).

Графики интерпретации результатов испытаний свай статической нагрузкой.

Обычно испытания свай статической нагрузкой проводят до тех пор, пока график S = f(P) не перейдёт в стадию нелинейных деформаций или величина осадки превысит 40 мм. Несущую способность сваи (Р), по полученному в результате испытаний графику, допускается определять исходя из предельной осадки 40 мм (см. пунктирную линию).

Для вычислений используется величина расчётной нагрузки, допускаемой на сваю (Рсв), которая отражает несущую способность, найденную по испытаниям, но с понижающими коэффициентами: γс = 0,9 - условий работы основания и γq = 1,1 - коэффициента надёжности.

Статические испытания свай, которые проводятся на строительной площадке (см. фотографии испытательных стендов свай), требуют дополнительных затрат на проведение данных работ, однако они необходимы, так как позволяют с наибольшей точностью отразить истинную несущую способность свай, что позволяет в конечном итоге откорректировать (оптимизировать) проектное решение.

19. Определение несущей способности висячих свай (свай трения) по испытаниям динамическим методом

Ещё в 1911 г. профессор предложил уравнение для определения несущей способности свай динамическим способом, т. е. в момент забивки:

QH = A + B + C,

·  где QH – работа свайного молота;

·  A = Pe – работа, затраченная на погружение сваи;

·  В = Qh – работа упругих деформаций (подскок свайного молота);

·  С = αQH – потерянная работа (трение, смятие, нагрев и т. д.).

Данное уравнение работ, с принятыми обозначениями, в наиболее наглядной форме, может быть представлено на следующей схеме.

Схема импульсного ударного воздействия молота на голову сваи в момент забивки и упругого подскока.

Выполнив подстановку в исходное уравнение принятых обозначений, получим:

QH = Pe + Qh + αQH,

·  где Р – сопротивление сваи погружению (несущая способность сваи);

·  α - коэффициент, учитывающий потерю работы.

В результате получаем квадратное уравнение, решение которого можно представить в виде:

,

·  где А – площадь поперечного сечения сваи;

·  е – действительный отказ сваи;

·  Q – вес ударной части молота;

·  q – вес сваи; n – коэффициент, учитывающий упругие деформации (150 т/м2 – для ж/б сваи).

На практике при проектировании эту формулу используют для определения величины отказа (е), определив заранее расчётом величину (Р).

.

Производитель работ на строительной площадке по вычисленной величине отказа (е) и по результатам нивелирования, судит о несущей способности забиваемой сваи. С этой целью на строительной площадке ведётся журнал сваебойных работ, в который записываются отказы для всех свай. Если измеренный на площадке отказ (после отдыха) превышает вычисленную величину отказа (см. формулу), то несущая способность сваи не обеспечена. В этом случае необходимо использовать дублирующую сваю.

Достоинства динамического метода испытаний	Недостатки динамического метода испытаний
1. Простота	Неточные результаты для глинистых грунтов
2. Малая стоимость

20. Определение несущей способности свай методом зондирования

Несущая способность свай на строительной площадке может быть определена методом зондирования. По данному методу в основание погружается инвентарная труба (зонд) с закрытым наконечником (см. схему).

Зондирование может осуществляться:

·  Вдавливанием (статическое зондирование).

·  Забивкой (динамическое зондирование).

По величине сопротивления погружению (Робщ = Рост + Рбок) судят о несущей способности сваи. Зонд может иметь уширенное относительно трубы остриё и в этом случае определяется только сопротивление под остриём (Рост). Зная Робщ и Рост можно определить сопротивление грунта по боковой поверхности зонда Рбок.

Принципиальная схема проведения испытаний грунтов (свай) методом зондирования.

К примеру, если по результатам зондирования получили:

Робщ = Рост + Рбок = 120 кг/см2

Рост = 40 кг/см2

Тогда: Рбок =Робщ - Рост = 120 - 40 = 80 кг/см2

Таким образом, по данному методу зондирования можно судить о несущей способности сваи, а также с использованием эмпирических формул определять модуль общей деформации грунта Е0.

Преимущество данного метода – малая стоимость, возможность проведения большого количества испытаний на строительной площадке.

Пример графического представления результатов зондирования, в виде величины сопротивления зонда от глубины погружения, представлен на схеме.

Схема обработки результатов зондирования основания по глубине с выделением зон слабого, средней плотности и плотного сложения грунтов.

Представленная зависимость Р = f(H) позволяет выделить в глубине основания зоны слабого, средней плотности и плотного грунта, которые, как правило, соответствуют разным слоям грунта (см. схему). Такая интерпретация результатов исследований достаточно наглядна, позволяет выбрать надёжные слои грунта и, следовательно, обоснованно определиться с глубиной заглубления свай.

21. Работа свайного фундамента. О кустовом эффекте в свайных фундаментах.

Явление кустового эффекта

Если рассматривать свайный куст из висячих свай, то эпюры вертикальных давлений под нижним концом каждой из свай (при расстоянии между сваями – с) будут накладываться друг на друга (см. схему). В результате максимальное давление под нижним концом данной группы свай может превысить величину давления от одной сваи σ2>σ1, возрастёт и площадь передачи давления на основание. В этом случае осадка свайного куста при равных нагрузках на сваю будет больше, чем осадка одиночной сваи. Данное положение справедливо в том случае, если c<3d. Происходит эффект взаимного влияния свай друг на друга.

При расстоянии между свай с > 3d – это влияние уже практически незначительно.

Схема эффекта взаимного влияния свай друг на друга, с увеличением давления под остриём свай в кусте.